Question

（18分）如圖l所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L、M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。

（1）由b向a方向看到的裝置如圖2所示，請?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過程中某時(shí)刻的受力示意圖；
（2）在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大小；
（3）求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值。

Answer 1

（1）重力mg，豎直向下 支撐力N，垂直斜面向上 安培力F，沿斜面向上（2）
（3）

試題分析：（1）重力mg，豎直向下，支撐力N，垂直斜面向上，安培力F，沿斜面向上。（6分）
（2）當(dāng)ab桿速度為v時(shí)，感應(yīng)電動勢E＝BLv，此時(shí)電路電流（2分）
ab桿受到安培力   
根據(jù)牛頓運(yùn)動定律，有

解得    （4分）
（3）當(dāng)安培力等于重力沿斜面向下的分力時(shí)，ab桿達(dá)到最大速度v_m
          （4分）
可得         （2分）